拿身份证在检票机上一刷，闸机便顺利放行——这背后正是射频识别技术在发挥作用。 本节课我们将一起揭秘 RFID 的基本原理、工作流程与应用场景，并动手设计一个「校服识别系统」。
了解射频识别技术的基本原理及常见应用，知道电子标签与读卡器如何协同工作。
能够利用射频识别技术开展实践，了解物与物之间近距离通信的过程。
在铁路进站检票中，人们只需拿身份证在检票机上刷一下，便能顺利通过检票闸机。
在这个过程中，正是射频识别技术在发挥作用。身份证内部嵌有一枚小小的芯片， 检票机（读卡器）通过无线电波即可远距离、非接触地读取芯片中的信息。
思考：为什么把身份证放在指定位置才能成功进站？
因为读卡器形成的电磁场范围有限，身份证只有进入读卡器的识别范围（指定位置）， 其电子标签才能获得足够能量，与读卡器完成数据交换。
RFID 是一种物品标识和自动识别技术，本质上是一种无线通信技术， 无须与被识别物品直接接触即可完成识别。
RFID 系统由电子标签和读卡器组成。读卡器通常内置天线，通过天线与电子标签通信。
由芯片与天线组成，附着在物品上。芯片中存储着物品的唯一编号等数据， 天线用于接收射频信号、发射数据。每个电子标签都有唯一编号。
通常内置天线，负责发射一定频率的射频信号，并接收电子标签回传的数据， 解码后送至计算机中的管理系统进行处理。
电子标签进入读卡器的识别范围后，接收读卡器发出的射频信号。
凭借感应电流所获得的能量，发送出存储在芯片中的数据；或者由电子标签主动发送某一频率的信号。
读卡器读取数据并解码后，送至计算机中的管理系统进行数据处理。
RFID 系统的一般工作流程如下，共五个环节，环环相扣：
电子标签按照发射射频信号方式的不同，可分为被动标签和主动标签。
没有内置电池，进入读卡器电磁场后靠感应电流供电，再发射数据。
有内置电池，可以主动发射信号，不需要依赖读卡器的能量。
每秒可进行上千次的读取，能同时处理多个电子标签，高效且准确度高。
电子标签上的数据可反复修改，便于动态更新物品信息。
无须瞄准读取，只要被置于读卡器形成的电磁场内就可被准确读取，适合与自动化设备配合。
识读不依赖可见光，可在高粉尘污染、野外等恶劣环境下使用。
电子标签被用于跟踪货物和货柜的位置，有助于自动化库存管理，优化货物的流通和分配。
追踪患者、医疗设备和药品。患者手环中嵌入的 RFID 芯片可存储身份数据，医护人员通过读卡器快速了解患者信息。
电子标签可附着在动物身上，存储动物疫苗等数据，从而优化畜牧业的管理。
读卡器读取进入者携带的电子标签，与系统中的预设批准名单比对：比对成功则解锁安全门放行，否则保持关闭、拒绝进入。
思考：发现身边使用 RFID 的场景，找出身边各式各样的电子标签。
NFC 是一种近距离的高频无线通信技术，允许数字设备之间进行非接触式点对点数据传输。
NFC 由 RFID 演变而来。与 RFID 相比，除了通信协议，NFC 还规定了数据交换格式。
就像一个学生戴着胸卡，方便别人了解他：老师看一眼他的胸卡，就知道这个学生的姓名和班级。 —— 读卡器读标签，是"单向识别"。
NFC 就是学生和老师都戴着胸卡：他们看到对方胸卡后就知道对方是谁。此外，NFC 还可以更改胸卡上的内容，改变对方接收的数据。 —— 双方可读可写，是"双向交互"。
| 对比维度 | 📡 RFID | 📶 NFC |
|---|---|---|
| 通信方式 | 读卡器 → 标签（一般为单向读取） | 设备 ⇄ 设备（双向点对点） |
| 数据格式 | 只规定通信协议 | 还规定了数据交换格式 |
| 通信距离 | 从几厘米到上百米不等 | 近距离（一般约 10 cm 内） |
| 典型应用 | 物流追踪、门禁、ETC | 手机刷卡、公交支付、设备配对 |
我国的自主创新：2016 年，我国自主创新的 NFC 非对称实体鉴别、NFC 对称实体鉴别两项近场通信安全技术，正式成为 ISO/IEC 国际标准。
在学校中，学生可能会遇到混淆或拿错校服的问题。为解决这一问题，利用电子标签标识每件校服： 当电子标签靠近读卡器时，读卡器读取电子标签上存储的数据，并在显示屏显示学生姓名。
这需要使用到字典的知识。在实际操作中，可以分为以下两步。
通过读卡器读取每个电子标签的编号，并用字典来存储电子标签编号和学生姓名的对应关系：
编号为 "001A79B56C" 的电子标签对应的学生姓名为小智， "001A79B56D" 对应的学生姓名为小慧，以此类推。
修改主控板程序：当读取到电子标签编号时，通过字典查询对应的学生姓名并显示。
这样，把校服靠近读卡器，显示屏上就能立刻显示这件校服的主人，再也不会拿错啦！